有机废弃物处理装置以及处理方法 技术领域 本发明涉及一种环保领域的废弃物的处理技术, 特别是涉及一种高固含量的有机 废弃物固液两相厌氧发酵的装置及方法。
背景技术 目前, 以畜禽粪便、 果蔬垃圾等为代表的城市生物质有机垃圾产生量大、 产生区域 集中, 导致废物排放数量的增加, 直接带来严重的环境污染问题, 造成空气污染, 地表水和 地下水污染, 危害人体健康。
国内外对于上述有机废弃物的处理普遍采用厌氧消化技术, 有机废物在厌氧条件 下产生沼气, 沼气可以作为一种清洁能源得到有效利用, 同时产生消化液、 沼渣和污泥等物 质, 上述物质中富含氮、 磷等多种营养元素, 可以作为有机复合肥回用农田, 实现资源循环 利用。以厌氧消化为核心的处理技术由于其投资和运行费用较少, 而且可以产生生物质能 源带来直接的环境和经济效益, 因此得到了广泛的推广应用。
但是, 上述现有技术至少存在以下缺点 : 由于高固含量有机废弃物发酵难度大, 厌 氧消化处理进料固含率较低 ( 一般< 8% ), 停留时间长, 导致反应器容积增大, 处理效率有 待于进一步提高。
有鉴于上述现有的高固含量有机废弃物处理方法存在的缺陷, 本发明人积极加以 研究创新, 以期创设一种新的有机废弃物固液两相厌氧发酵的方法及装置, 使其更具有实 用性。
发明内容
本发明的主要目的在于, 提供一种有机废弃物的处理装置及处理方法, 所要解决 的技术问题是使其可以处理高固含量的有机废弃物, 从而更加适于实用, 且具有产业上的 利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提 出的一种有机废弃物的处理装置, 包括依次连接的水解酸化反应器、 固液分离器、 调节池和 EGSB 反应器 ; 所述水解酸化反应器为圆柱形完全混合式反应器, 高径比为 1.5-3 ∶ 1, 上部 加盖密封, 内置搅拌装置 ; 所述的 EGSB 反应器内接种厌氧颗粒污泥。
本发明还提出一种有机废弃物的处理方法, 包括以下步骤 :
水解酸化 : 将机废弃物导入水解酸化反应器, 添加盐酸控制初始 pH 值 5 ~ 5.5, 温 度控制在 30℃~ 35℃, 连续搅拌下停留时间 1-5 天 ;
固液分离 : 将水解酸化后得到的物料输送到固液分离器中进行固液分离, 得到液 相物料和固相物料 ;
有机物浓度和 pH 值调节 : 调节液相物料中的有机物浓度为 : COD 浓度为 5000 ~ 15000mg/L, pH 值为 6.5 ~ 7.0 ;
厌氧反应 : 经过有机物浓度和 pH 值调节的物料输送到 EGSB 反应器中进行厌氧反应, EGSB 反应器内接种污泥, 污泥浓度控制在 25 ~ 30gVSS/L, 反应温度控制在 30℃~ 35℃, 水力停留时间控制在 8-24 小时, 出水回流比控制在 400%~ 500%, 上升流速控制在 3 0.4 ~ 0.6m/h, 容积负荷控制在 4 ~ 14kgCOD/(m ·d)。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的, 前述的有机废弃物的处理方法, 在水解酸化前对有机废弃物进行预处理, 去除有机废弃物中的沙粒、 毛发和塑料。
优选的, 前述的有机废弃物的处理方法, 在水解酸化步骤中导入水解酸化反应器 的有机废弃物中固体有机物重量百分比大于等于 10%。
优选的, 前述的有机废弃物的处理方法, 在水解酸化步骤中所述的初始 pH 值为 5。
优选的, 前述的有机废弃物的处理方法, 所述的接种污泥浓度为 26.1gVSS/L。
优选的, 前述的有机废弃物的处理方法, 所述的接种污泥类型为厌氧颗粒污泥。
优选的, 前述的有机废弃物的处理方法, 所述的出水回流比为 400%。
优选的, 前述的有机废弃物的处理方法, 所述的上升流速为 0.4 ~ 0.6m/h。
优选的, 前述的有机废弃物的处理方法, 所述的容积负荷为 12kgCOD/(m3·d)。
借由上述技术方案, 本发明提出的有机废弃物处理方法至少具有下列优点 : 采用本本发明的处理方法可使废弃物中的 COD 去除率达到 85%~ 90%。另外, 与现有技术相比, 达到相同 COD 去除效果和产气效果的条件下, 本方法总体停留时间缩短 30%~ 50% ; 反应器体积缩小 30%~ 50% ; 减少占地面积 1/3 ~ 1/2 ; 综上, 本发明提高了 现有厌氧发酵技术的处理效率, 可广泛应用于畜禽粪便、 剩余污泥、 果蔬垃圾等高固含率有 机固体废弃物的处理工程。
上述说明仅是本发明技术方案的概述, 为了能够更清楚了解本发明的技术手段, 并可依照说明书的内容予以实施, 以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明 图 1 为本发明的有机废弃物固液两相厌氧发酵装置的流程示意图。
图中, 1. 水解酸化反应器, 2. 固液分离器, 3. 调节池, 4.EGSB 反应器, 5. 加酸设备, 6. 加碱设备, 7. 回流设备。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效, 以下结合 附图及较佳实施例, 对依据本发明提出的有机废弃物固液两相厌氧发酵的方法及装置其具 体实施方式、 结构、 特征及其功效, 详细说明如后。
请参阅图 1 所示, 是本发明提出的有机废弃物固液两相厌氧发酵装置的流程示意 图。 该装置包括依次连接的水解酸化反应器 1、 固液分离器 2、 调节池 3 和 EGSB 反应器 4。 所 述的水解酸化反应器 1 用于对有机废弃物进行水解酸化反应, 该反应器为圆柱形, 高径比 为 1.5-3 ∶ 1, 上部加盖密封, 内置搅拌装置, 包括进水泵、 计量泵和加酸设备 5, 水解酸化反 应器为完全混合式反应器, 进料前需要对原料 ( 有机废弃物 ) 进行预处理。 所述的固液分离 器 2 用于对来自水解酸化反应器 1 的经过水解酸化的物料进行固液分离, 并得到液相物料 和固相物料。 固液分离器 2 包括浓缩 / 脱水装置。 所述调节池 3 用于调节固液分离后的液相物料的有机物浓度和 pH 值。调节池 3 包括搅拌装置、 计量泵和加碱设备 6。EGSB(Expanded Granular SludgeBed, 中文名膨胀颗粒污泥床 ) 反应器 4, 包括进水泵、 布水器、 三相分离器 和回流设备 7。EGSB 反应器 4 内接种厌氧颗粒污泥, 接收调节池 3 输出的物料, 用于该物料 中的有机物同时产生甲烷。
本发明还提出了有机废弃物固液两相厌氧发酵的方法, 其采用上述的有机废弃物 固液两相厌氧发酵装置处理高固含量的有机废弃物。所述的高固含量的有机废弃物为 : 畜 禽粪便、 剩余污泥、 果蔬垃圾等干固体重量百分比大于等于 10%的有机废弃物。
本发明包括以下步骤 :
物料预处理 : 包括去除有机废弃物中的沙粒、 毛发、 塑料等杂质。
水解酸化 : 经适当预处理的高固含量有机废弃物进入水解酸化反应器, 添加 20% 盐酸使控制初始 pH 值 5 ~ 5.5, 温度控制在 30℃~ 35℃, 在转速为 100 ~ 150r/min 连续搅 拌下停留时间 2-4 天。反应物料在水解酸化微生物 ( 原始存在自己生长 ) 的作用下转化为 挥发酸等溶解性物质, 在此基础上通过加酸的方式进行强化, 一方面抑制了产甲烷菌的生 长, 另一方面通过酸解作用提高了物料的水解酸化反应速率和酸化率。
固液分离 : 将水解酸化后得到的物料输送到固液分离器中进行固液分离, 得到液 相物料和固相物料。固相物料为水解酸化段的发酵残渣, 集中收集堆肥处理。
有机物浓度和 pH 值调节 : 将所述的液相物料输送到调节池中, 根据高效厌氧反应 器的进水需要, 调节液相中的有机物浓度和 pH 值, 通过加碱 ( 例如, 氢氧化钠 ) 调节 pH 值 为 6.5 ~ 7.0, COD 浓度为 5000 ~ 15000mg/L。
厌氧反应 : 经过有机物浓度和 pH 值调节的物料输送到 EGSB 反应器中进行厌氧 反应。该反应器内接种厌氧颗粒污泥, 污泥浓度控制在 25 ~ 30gVSS/L, 反应温度控制在 30℃~ 35℃, 水力停留时间控制在 8-24 小时, 出水回流比 ( 回流比 : 反应器回流水量和进 水流量的比值 ) 控制在 400%~ 500%, 上升流速控制在 0.4 ~ 0.6m/h, 容积负荷控制在 4 ~ 3 14kgCOD/(m ·d)。COD( 化学耗氧量 ) 去除率可以达到 80%~ 90%。
与现有技术相比, 达到相同 COD 去除效果和产气效果的条件下, 本发明总体停留 时间缩短 30%~ 50% ; 反应器体积缩小 30%~ 50% ; 减少占地面积 1/3 ~ 1/2。
实施例
实验测试采用本系统所述的两相厌氧反应器, 水解酸化反应器高 32cm, 内径 20cm, 有效容积 10L, 内置搅拌装置, 上面加盖密封, 采用批式运行方式。产甲烷反应器为 EGSB 型反应器, 包括柱体、 沉淀区和三相分离器, 柱体内径 8cm, 总高 121cm, 有效容积 6.8L, 反应物料选取固含率为 10%的鸡粪。
表 1 不同反应阶段系统运行效果
表 2 测试时间内系统运行参数
根据试验所得, 该方法反应物料选择固含率为 10%的鸡粪, 总体反应停留时间为 3 3 3.5d, COD 去除率可以达到 85%左右, 容积产气率可以达到 1.4m /(m ·d) 左右。同等进料条件下, 现有厌氧消化技术总停留时间一般需要 10 天以上, 本发明的技 术停留时间为 3-5 天, 在进料量相同的条件下因为停留时间缩短了, 相应的反应器容积可 以缩小, 其占地面积也自然减少了。
本发明适用于畜禽粪便、 果蔬垃圾等消化难度大、 产气效率低的高固含量有机废 弃物, 解决了此类有机废弃物厌氧发酵效率低, 停留时间长, 产气效率低的问题。
以上所述, 仅是本发明的较佳实施例而已, 并非对本发明作任何形式上的限制, 虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上, 然而并非用以限定本发明, 任何熟悉本专业的技术人 员, 在不脱离本发明技术方案范围内, 当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例, 但凡是未脱离本发明技术方案的内容, 依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、 等同变化与修饰, 均仍属于本发明技术方案的范围内。